Microsoft Word - 12gm速修テキスト_経情01_記憶素子_1028.doc

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あきたけみつだ
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1 第 1 分野コンピュータの基礎知識

2 テーマ別ガイダンスコンピュータの基礎知識 1 各テーマ間の関連ハードウェアとソフトウェアハードウェア 1-1 記憶素子 1-2 CPU 1-3 コンピュータの周辺装置 1-4 仮想記憶スプール処理 1-5 インタフェースソフトウェア 1-6 オペレーティングシステム 1-7 プログラム言語システム構成と処理方式システムの処理形態 1-8 システムの処理形態 Web システムの処理形態 1-9 Web コンピューティングファイルとデータ形式ファイルとデータ形式の種類 1-10 データ形式コンピュータの基礎知識ではコンピュータがどのような仕組で成り立っているのか処理の仕組などを学習していきますまずは 1 1 記憶素子 1 2 CPU で主記憶装置やキャッシュメモリ CPUなどパソコンの構成要素としてのハードウェアの知識を学習していきます前提知識としてパソコンの構成要素となる中身はどのようになっているかを押さえておく必要があります 1 3 コンピュータの周辺装置ではパソコンの周辺に存在する機器の仕組について学習します処理の仕組としての 1 4 仮想記憶スプール処理や 1 5 インタフェースを学習することでパソコン全体が成り立つ仕組を学習することができます 1 6 オペレーティングシステム 1 7 プログラム言語では目に見えないソフトウェアの学習をするためイメージ作りが重要な論点を学習します 1 8 システムの処理形態 1-9 Web コンピューティングでは先に学習したコンピュータ 4

3 12 年 1 次速修講座経営情報システムコンピュータの基礎知識をどのような形態で利用するかを学びデータベースにつながる 1 10 データ形式を学習する流れとなります 2 出題傾向の分析と対策 1 出題傾向 # テーマ H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 H 記憶素子 CPU コンピュータの周辺装置仮想記憶スプール処理インタフェースオペレーティングシステムプログラム言語システムの処理形態 Web コンピューティングデータ形式対策方法コンピュータの基礎知識の分野においては出題頻度も高く出題の量も大きな分野となります毎年安定的に出題されており十分な対策が必要となります対策として覚えるべき用語が多くなるためしっかりと意味を紐付けて体系的に理解しておくことが大切です例えば主記憶装置はDRAMがよく使われ DRAMは遅いけど容量が大きいという風に用語と用語を連動させて覚えてほしいと考えていますまたシステムの構成と処理方式の分野においては図を活用し確実にイメージを理解するようにしてください特に Web コンピューティングは現在活用の幅が拡大してきているため試験としても問われる可能性が高くなりますしっかりと現代の利用形態に即した学習をすることが重要ですデータ形式の分野においては次テーマのデータベースにつながる要素も多いため当テーマ自体の出題が少なくてもデータベースの重要性が高いためしっかりと学習してほしいと考えています全体の学習配分のうちコンピュータの基礎知識の分野は高い学習配分が必要だと認識していただき取り組んでほしいです 5

4 情報通信技術に関する基礎知識ハードウェアとソフトウェア記憶素子主な学習事項メインメモリ,RAM,ROM このテーマの要点パソコンの中の記憶素子について理解しよう RAM SRAM パソコンの中には様々な記憶装置が存在しますその記憶装置では用途に応じた記憶素子が使われていますパソコンの中の記憶装置に合わせてどのような記憶素子が使われているのかを結び付けて覚えましょう半導体メモリ ROM DRAM マスク ROM PROM EPROM 過去の本試験でも出題頻度のかなり高い分野ですのでしっかりと押 EEPROM さえてくださいフラッシュメモリ過去問トライアル平成 22 年度第 1 問半導体と記憶装置類題の状況 H19-1 A 89.9% 記憶装置に関する基本的な問題パーソナルコンピュータ (PC) には様々な半導体を利用した記憶装置が使用されているが業務に適したものを選択しなければならないしたがってその特性を理解しておく必要がある次のa~dの記述と半導体を利用した記憶装置の組み合わせとして最も適切なものを下記の解答群から選べ a 主記憶装置に利用され高速に読み書きができるが記憶保持のためにはリフレッシュ操作が必要で電源を切ると内容は消去される b BIOS などのデータを工場出荷時に書き込み PC では読み込み専用で使用するもので電源を切っても内容は保持される c 書き換えが可能でデジタルカメラから PC へのデータ移動にも使用される他の半導体記憶装置と比べると書き換えできる回数が少ないが電源を切っても内容は保持される d 画面に描画する RGB の輝度データを記憶させるもので電源を切ると内容は消去される解答群ア a:sdram b: マスク ROM c: フラッシュメモリ d:vram イ a:vram b: フラッシュメモリ c:sdram d: マスク ROM ウ a: フラッシュメモリ b:vram c: マスク ROM d:sdram エ a: マスク ROM b:sdram c:vram d: フラッシュメモリ 6

5 12 年 1 次速修講座経営情報システム 1-1 記憶素子 1 パソコンの中の記憶装置パソコンの中にある記憶装置について見ていきます CPU レジスタキャッシュメモリ主記憶装置 ( メインメモリ ) 補助記憶装置中央演算装置と呼ばれますデータの演算や制御を行うコンピュータの頭脳という位置づけです CPUの中にある記憶装置ですデータの演算した結果のみを一時的に格納する部分ですそのため高速ですが容量は小さいのが特徴です一般的にCPUと一体となっている記憶装置です直近で読み出した命令やデータを保管しているため主記憶装置からの再読み出しが不要となりコンピュータの処理速度を向上させます現在作業中のデータやファイル等を保管する装置ですキャッシュメモリに比べると低速ですこの主記憶装置の容量が大きければ大きいほどより大きなファイル等の操作が可能となりますデータを半永久的に保管する装置です一般的にはハードディスクが使われています最近では SSD(Solid State Drive) と呼ばれるフラッシュメモリを活用した記憶装置も登場していますハードディスクよりも高速で消費電力も小さく壊れにくいという特徴を持っていますリファレンス記憶階層 P.14 2 RAM(Randam Access Memory) と ROM(Read Only Memory) 記憶素子は大きくわけると RAM と ROM に分類できます RAM はデータの書き換えが可能ですが電源を切るとデータが消去される揮発性メモリです一方 ROM はデータの読み出しのみが可能で書き換えができませんが電源を切ってもデータは消去されない不揮発性メモリという特徴があります RAM ( 揮発性 ) ROM ( 不揮発性 ) 図表記憶素子の一覧名称ポイント備考 SRAM 高速高価容量小リフレッシュ不要キャッシュメモリフリップフロップ回路 DRAM 低速定価容量大リフレッシュ必要主記憶装置 ( メインメモリ ) SDRAM VRAM 映像用メモリマスクROM 書き込み禁止 CD-ROM 工場出荷時からデータが書き込まれている PROM 1 回だけ書き込み可能 CD-R DVD-R EPROM 何度でも書き込み可能フラッシュメモリキーワード SRAM (Static RAM) DRAM よりも高速ですが回路が複雑化しますそのためキャッシュメモリなど重要な箇所で使用されます DRAM (Dynamic RAM) SRAM よりも低速ですが回路が単純化します一定時間ごとに再書込み ( リフレッシュ ) 作業が必要となります VRAM (Video RAM) ディスプレイ等の映像出力用のメモリとして使われます DRAM や SRAM を活用したメモリです解答ア 7

6 情報通信技術に関する基礎知識ハードウェアとソフトウェア CPU 主な学習事項 CPU, キャッシュメモリ, 高速化技術このテーマの要点 CPU の高速化技術を押さえよう CPU CPU( 中央演算処理装置 :Central Processing Unit) の仕組みと機能について理解しましょう CPUには高速化を実現するための様々な技術が使われていますこの高速化の技術を理解するためにはキャッシュメモリやメインメモリとの関連について押さえることが重要ですキャッシュメモリの活用による処理の高速化が可能となりますので合わせて理解してほしいですプロセッサコアキャッシュメモリメインメモリ過去問トライアル平成 22 年度第 2 問 CPU と処理能力類題の状況 H21-2 B 34.4% CPUとその他の処理速度 PC の処理能力は様々であるその中から業務に適した能力の PC を選択しなければならない PC の処理能力に関する次の文中の空欄 A~Eに入る語句の組み合わせとして最も適切なものを下記の解答群から選べ PC の処理能力は CPU の演算速度によって変化する CPU の動作クロック周波数が A のものに比べ B で動作するものは演算速度が速い PC に使用していた CPU を動作クロック周波数が C ものに取り替えると処理能力は高くなる CPU とメモリや周辺機器の間ではデータのやり取りが D を通じて行われる D によるデータ伝送の幅は E で表現され数値が大きいほど PC の処理能力は向上する解答群ア A:2GHz B:800MHz C: 低い D: キャッシュ E:bps イ A:2μs B:800ms C: 低い D: キャッシュ E: ビット数ウ A:800MHz B:2GHz C: 高い D: バス E: ビット数エ A:800ms B:2μs C: 高い D: バス E:bps 8

12 年 1 次速修講座経営情報システム 1-2 CPU 1 CPU の仕組み 1 クロック周波数クロック周波数 ( Hz: ヘルツ ) は CPU の処理性能を表し数字が大きいほど処理性能は高くなります 2 プロセッサコンピュータ内でデータ処理プログラム制御システム状態管理などを行う装置です一般的に CPU のことを指します 2 CPU の高速化 CPU

7 12 年 1 次速修講座経営情報システム 1-2 CPU 1 CPU の仕組み 1 クロック周波数クロック周波数 ( Hz: ヘルツ ) は CPU の処理性能を表し数字が大きいほど処理性能は高くなります 2 プロセッサコンピュータ内でデータ処理プログラム制御システム状態管理などを行う装置です一般的に CPU のことを指します 2 CPU の高速化 CPU の高速化技術は様々ありますパイプラインマルチプロセッサパイプラインは各処理が終わる前に次の処理を行うといった同時並行的な作業を行うことで処理速度の向上を図るものですパイプラインが複数あるものをスーパースカラと呼びますマルチプロセッサとは 1 台のコンピュータに複数のマイクロプロセッサ (MPU:CPU と同義 ) を搭載して高速化を図ることですその中でも密結合とは複数のプロセッサが主記憶装置等を共有します疎結合は複数のプロセッサがそれぞれ主記憶装置等を持って独立していますデュアルコアクアッドコアデュアルコアは 1つのCPUパッケージ内に2つのプロセッサコアを搭載したものですクアッドコアは 1つのCPUパッケージ内に4つのプロセッサコアを搭載したものです代表的な高速化技術のイメージを見てみましょう図表マルチプロセッサ図表マルチコア CPU プロセッサコアプロセッサコアキャッシュメモリキーワードメモリインタリーブメモリのデータ転送速度を高速化する技術ですメモリバンクと呼ばれる集合を複数配置することで同時並行化を実現します 3 キャッシュメモリの活用キャッシュメモリは CPU の内部にあり非常に高速なメモリです使用頻度の高いデータをキャッシュメモリに配置することで低速のメインメモリとのやり取りを減らし処理の高速化が実現します解答ウ 9

8 情報通信技術に関する基礎知識ハードウェアとソフトウェアコンピュータの周辺装置主な学習事項ハードディスク, フラッシュメモリ,CD,DVD このテーマの要点補助記憶装置を中心に覚えよう出力装置ディスプレイプリンタコンピュータの周辺装置には多くの種類があります試験対策上補助記憶装置の種類と用途は必須の知識となるのでしっかりと学習してくださいまた入力出力装置についてもそれぞれの意味と内容のポイントを絞って覚えていきましょう演算制御装置 CPU 記憶装置入力装置メモリ補助記憶装置キーボードマウス過去問トライアル平成 21 年度第 3 問外部記憶装置類題の状況 H20-1 A 60.0% コンピュータと周辺装置各種業務においてPCを利用していると文書表計算画像などのデータが日々蓄積するこれらのデータの交換を行ったりバックアップをする目的で外部記憶装置が利用される現在利用できる外部記憶装置用の記録媒体に関する記述として最も適切なものはどれかア 3.5 インチ光磁気ディスクは最大 2.3GB 程度の記憶容量であるがメディア自身の耐久性はCDやDVDに比べて高いまた MediaIDと呼ばれる著作権保護の仕組みが利用できる媒体もあるイ 5インチCDメディアに記録できるデータ量は 3.5 インチフロッピーディスク約 5,000 枚程度であるウ 5インチDVDメディアには片面のみ記録可能であるが 1 層の他 2 層に書き込み可能なものがあり記録できるデータ量は5インチCDメディアの約 100 枚程度であるエ現在市販されているブルーレイディスクの5インチメディアには 25GB 程度の容量のものと 50GB 程度の容量のものがあるが一方はディスクの片面を他方は両面を利用している 10

9 12 年 1 次速修講座経営情報システム 1-3 コンピュータの周辺装置 1 補助記憶装置補助記憶装置はデータを保存するための装置です外部記憶装置とも呼ばれます以下様々な種類がありますのでしっかり押さえましょう内容ハードディスク補助記憶装置として最もよく使用されます何枚も重ねた金属のディスクを高速回転させますハードディスクを格納した装置をハードディスクドライブ (HDD) という光磁気ディスク光学技術を使用した書き換え可能な記憶装置です一般的には MO ドライブと呼ばれていますフラッシュメモリデータの書き換えが自由で電源を切ってもデータが消失しない半導体メモリです CD 光ディスクの一種です樹脂製の円盤に赤外レーザを使用して読み書きします DVD CD よりも記録密度を高めたディスクで赤色レーザを使用します 2 層書き込み両面書き込みが可能です Blu-ray Disk Blu-ray Disk( ブルーレイディスク ) 青紫色レーザを使用し DVD よりさらに記録密度を高めたディスクです 2 層書き込みが可能ですキーワード内蔵ハードディスク外付ハードディスク 3.5 インチタイプ容量 :128MB~2.3GB USB メモリ SD カード SSD(Solid State Drive) 容量 :650~700MB 容量 :4.7GB~8.5GB CD の約 7 倍容量 :25GB~100GB DVD の約 10 倍キーワード CD-ROM DVD-ROM 読み出し専用製造の段階で書き込みが行われユーザが書き込みできません CD-R DVD-R 一度だけ書き込みが可能一度書き込むと消去することはできません CD-RW DVD-RW 何度でも書き込みが可能消去も何度でも可能です 2 入力出力装置 1 入力装置コンピュータに対してデータ入力などを通じて指示するための装置ですキーボードやマウススキャナなどがあります上記以外の入力装置にはタッチスクリーンがありますタッチスクリーンは指やペンなどで直接画面等を触れることで操作する入力装置です銀行 ATMや駅の発券機スマートフォンなどのモバイル端末にも使用されています 2 出力装置コンピュータが処理したデータを出力結果として外部に知らせます代表例としてプリンタやディスプレイプロッタ ( 画面データを紙へ出力する装置 ) プロジェクタなどがあります解答ア 11

10 情報通信技術に関する基礎知識ハードウェアとソフトウェア仮想記憶スプール機能主な学習事項ページング, スワッピング, スプールこのテーマの要点効率的な記憶管理の仕組みを理解しよう実記憶領域仮想記憶領域主記憶装置の記憶容量には限りがあります複数のプログラムを同時に実行するなどの負荷の高い処理に対応するためには効率的な記憶管理が必要となります実記憶管理や仮想記憶管理の仕組みを理解して効率的な記憶管理について整理していきましょう主記憶装置 + 補助記憶装置過去問トライアル平成 20 年度第 9 問記憶管理の効率化類題の状況 H23-2 A 83.0% コンピュータの処理速度と効率化パソコンを利用して各種業務処理を行う場合複数の処理を同時並行して行ったり大容量のファイルを読み込んで処理したりする場合が多くなったこのような状況に対応するためにオペレーティングシステムやハードウェアの機能が充実してきているそのような機能に関する記述として最も適切なものはどれかア仮想記憶管理とはキャッシュメモリに主記憶の役割を仮想的に持たせることをいうイスプール処理とは低速の入出力装置などを使う場合に他の処理を行えるようにC PUを早く解放するため補助記憶装置などにデータを一時的に書き込み後の空き時間に処理をする方式をいうウスワッピングとはデュアルコアCPUなど複数のCPUを用いて処理を交互に行う方式をいうエ多重プログラミングとは複数のプログラムをそのプログラムの数のCPUによって同時に処理させる方式をいう 12

12 年 1 次速修講座経営情報システム 1-4 仮想記憶スプール機能 1 記憶管理の仕組み記憶管理の仕組みをそれぞれ理解します図表 1-4-1 記憶管理の種類キーワードスワッピング方式主記憶装置のプログラムと補助記憶装置のプログラムを実行予定に合わせて交換します仮想記憶管理は主記憶装置の容量の少なさを補うために補助記憶装置にデータを退避させます反対に

11 12 年 1 次速修講座経営情報システム 1-4 仮想記憶スプール機能 1 記憶管理の仕組み記憶管理の仕組みをそれぞれ理解します図表記憶管理の種類キーワードスワッピング方式主記憶装置のプログラムと補助記憶装置のプログラムを実行予定に合わせて交換します仮想記憶管理は主記憶装置の容量の少なさを補うために補助記憶装置にデータを退避させます反対にディスクキャッシュは補助記憶装置にあるデータを主記憶装置などの高速な半導体メモリに移動させることで処理の高速化を実現します 2 仮想記憶管理の方式ページング方式仮想記憶管理の代表的な方式にページング方式があります図表ページング方式スロット 1 スロット 2 スロット 3 スロット 4 主記憶装置ページング方式はプログラムとアドレスをそれぞれ一定の単位 ( ページ ) に分割して管理する方法です必要なプログラムを主記憶装置にロード ( ページイン ) し不要なプログラムを補助記憶装置に退避 ( ページアウト ) することを繰り返しながらプログラム実行をします 3 スプーリング機能ページインページアウトページ 1 ページ 2 ページ 3 ページ 4 補助記憶装置プログラムを 8 ページ分割ページ 5 ページ 6 ページ 7 ページ 8 キーワードスラッシングページインページアウトを頻繁に繰り返してしまうことで CPU に負荷がかかりシステム全体の効率を低下させてしまうことキーワードフラグメンテーションハードディスク等のディスクの断片化のことこの断片化を修正することをデフラグメンテーションといいますスプーリング機能とは処理スピードの遅い入出力データを一時的にハードディスク等の補助記憶装置に蓄積し少しずつ処理を進める技術でプリンタの印刷時などに利用されていますプリンタへの印刷処理実行中に CPU が低速の入出力の制御をしていると資源待ち ( 遊び時間 ) が生じますそのためデータの入出力を CPU から切り離すことで CPU を解放し効率を高める効果があります解答イ 13

12 情報通信技術に関する基礎知識ハードウェアとソフトウェアインタフェース主な学習事項シリアルインタフェース, パラレルインタフェース, 無線インタフェースこのテーマの要点様々なインタフェースの分類と特徴インタフェースとは複数の装置を接続する際の規約でありどのようなコネクタを使用するのかなどの取り決めとなります実際にどのような種類がありどのような内容なのかしコンピュータインタフェース外部装置っかりと理解する必要があります過去問トライアル平成 20 年度第 2 問周辺装置とインタフェース類題の状況 H22-1 A 94.4% 周辺装置とインタフェース事業所におけるパソコンの利用に際しては業務内容に応じてさまざまな周辺機器を接続して利用する必要がある周辺機器接続に関する以下のa~dの記述とその記述に適合するインタフェース名称の組み合わせとして最も適切なものを下記の解答群から選べ a 液晶ディスプレイなどの表示装置を接続するためのものでデジタル伝送によって信号を伝えることができる b ハードディスク DVD 装置ビデオカメラなどを接続するためのものでこれらの装置をデイジーチェーンやツリー状に最大 63 台までつなぐことができる c 内蔵のハードディスクやDVD 装置などを接続するもので 1 本の接続ケーブルで2 台までの装置をつなぐことができる d 内蔵および外付けでハードディスクやDVD 装置などを接続するもので 1 本の接続ケーブルで1 台の装置をつなぐことができる解答群ア a:d4 b:usb c:scsi d: パラレルATA イ a:dvi b:ieee1394 c: パラレルATA d: シリアルATA ウ a:ieee1394 b: シリアル ATA c: パラレルATA d:scsi エ a:vga b: セントロニクス c:usb d:ieee

13 12 年 1 次速修講座経営情報システム 1-5 インタフェース 1 シリアルインタフェースシリアルインタフェースとはデータを 1bit ずつ順次伝送していく方式です一般的には低速で長距離伝送が可能です最近では技術が進み高速化も進んでいます USB IEEE1394 SATA DVI HDMI RS232C USB(Universal Serial Bus) とはキーボードマウスプリンタなどさまざまな機器を接続するための規格です 1 つのポートで最大 127 台まで接続可能です IEEE1394 とは IEEE( 米国電気電子技術者協会 ) が定めた規格です最大 63 台の機器を接続可能です画像や音声などのデータ転送によく使用されています転送速度は毎秒 100M ビット 200M ビット 300M ビットの 3 種類がありますシリアル ATA(Serial ATA) とはパソコンとハードディスク等の記憶装置を接続するための ATA 規格の拡張仕様ですもともとパラレル転送方式のものをシリアル転送に変更しました DVI(Digital Visual Interface) とは主にコンピュータと液晶ディスプレイを接続するインタフェース規格です HDMI(High-Difinition Multimedia Interface) とは DVI を基に音声情報等を伝送可能に改良したインタフェース規格です RS232C(Recommended Standard 232C) は 1968 年に米国電子工業会 (EIA) が企画化しました転送速度は毎秒 115K ビットで最大線路長が 15m ですキーワード USB1.1 転送速度 : 最大 12Mbps USB2.0 転送速度 : 最大 480Mbps USB3.0 転送速度 : 最大 5Gbps キーワード無線インタフェース IrDA IrDAとは赤外線を使用した近距離のデータ通信企画無線インタフェースブルートゥースブルートゥース (Bluetooth) とは無線を使用したデータ接続技術障害物があっても通信可能 2 パラレルインタフェースパラレルインタフェースとは複数データを並列的に伝送可能な方式ですシリアルインタフェースに比べ高速に伝送を行うことが可能となります SCSI IDE セントロニクス SCSI(Small Computer System Interface) とは ANSI( 米国国家規格協会 ) が定めたコンピュータと周辺装置を接続するための規格ですデイジーチェーンによって最大 7 台まで接続可能です IDE( パラレル ATA) とはパソコンとハードディスクを接続する規格で接続台数は 2 台までです拡張規格が普及していますセントロニクスとはパソコンとプリンタを接続する仕様ですパラレルポートの業界標準ですキーワードホットプラグ電源を切ることなく接続 ( プラグ ) を抜き差しできる機能プラグアンドプレイ OSがデバイスを自動的に感知して適切な設定を行う機能バスパワー周辺機器を駆動させる電力をインタフェースを介して供給する機能図表インタフェースの対応機能ホットプラグプラグアンドプレイバスパワー USB IEEE1394 SATA シリアル SCSI 解答イ 15

ComputerArchitecture.ppt

ComputerArchitecture.ppt 1 人間とコンピュータの違いコンピュータ複雑な科学計算や膨大な量のデータの処理, さまざまな装置の制御, 通信などを定められた手順に従って間違いなく高速に実行する人間誰かに命令されなくても自発的に処理したり, 条件が変化しても臨機応変に対処できる多くの問題解決を経験することで, より高度な問題解決法を考え出す数値では表しにくい情報の処理ができる 2 コンピュータの構成要素構成要素ハードウェア